OTDR PON測試：挑戰與解決之道

自首次部署無(wú)源光網(wǎng)絡(luò ) (PON) 以來(lái)，人們已經(jīng)設計出很多種測試方法來(lái)對這些網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行驗證和故障診斷。其例子包括：測試從中心局 (CO) 到光網(wǎng)絡(luò )終端 (ONT) 的所有點(diǎn)，或僅測試網(wǎng)絡(luò )的某些部分，甚至在一些情況下根本不進(jìn)行測試。然而隨著(zhù)時(shí)間的推移，已經(jīng)證明，根本不進(jìn)行測試這一做法并不合適，因為無(wú)論是在網(wǎng)絡(luò )激活以后還是從長(cháng)期來(lái)看，這種做法都會(huì )造成更大的開(kāi)支。

預計未來(lái)三年部署的 PON 數量將非常巨大，因此運營(yíng)商將在測試這些網(wǎng)絡(luò )時(shí)再三遇到挑戰。從歷史經(jīng)驗來(lái)看，已經(jīng)涌現出的 PON 測試方法中最好的一種來(lái)源于光時(shí)域反射法 (OTDR)。OTDR 法能夠獲得可靠的結果，同時(shí)還能降低測試的整體成本。另外，由于 OTDR 法是一種單端方法，因此能夠顯著(zhù)縮短人工操作的時(shí)間，這也是該方法的關(guān)鍵優(yōu)勢。但是，OTDR 法的缺點(diǎn)在于設備成本高，并且要求用戶(hù)具有較高的技能水平。價(jià)格更合理的微型 OTDR 已經(jīng)面世，但仍然存在一個(gè)缺點(diǎn)，那就是要求用戶(hù)具有較高的技能水平。

利用高質(zhì)量 OTDR 以及軟件工具向用戶(hù)提供的可靠信息，可以高度簡(jiǎn)化 OTDR 測試和對結果的解釋。為了幫助闡明用于 PON 網(wǎng)絡(luò )驗證和故障診斷的 OTDR 測試方法，本文將介紹相對于普通 OTDR 而言，PON 優(yōu)化型 OTDR 在使用 1x32 分光器的 PON 鏈路上表現如何，以及 PON 優(yōu)化型 OTDR（搭配相應的軟件工具）將如何讓技術(shù)人員能夠快速解決被測 PON 鏈路的故障。

PON 設置中的普通 OTDR：相關(guān)示例

為了說(shuō)明 PON 優(yōu)化型 OTDR 具有的優(yōu)點(diǎn)，這個(gè)例子將著(zhù)眼于最具挑戰性的實(shí)際情景：服務(wù)中的網(wǎng)絡(luò )。該情景中使用兩臺 OTDR：一臺為普通儀表，另一臺為專(zhuān)為 PON 測試而優(yōu)化的儀表 (FTB-7300E)。這兩臺儀表均具有在線(xiàn)單模 1625 nm 端口。用戶(hù)使用帶外信號，就能在不干涉其他傳輸波長(cháng)（1310、1550 nm 等）的情況下進(jìn)行測試。另外，經(jīng)過(guò)過(guò)濾的端口將拒絕傳入信號，這樣就可以避免使 OTDR 的雪崩光電二極管失靈，從而使 OTDR 能夠在傳送在線(xiàn)信號的光纖上進(jìn)行取樣。有關(guān)詳細信息，請參閱應用說(shuō)明 130：在實(shí)時(shí) FTTH 網(wǎng)絡(luò )上運行服務(wù)中故障診斷的創(chuàng )新解決方案

在該情景中，兩臺 OTDR 設備在很多方面都不盡相同，例如，可用脈沖寬度和接收器帶寬都不相同，因而致使空間分辨率存在差異。此外，OTDR 會(huì )遭遇 1x32 分光器導致的顯著(zhù)損耗（16 至 17 dB）。這時(shí)就出現了一個(gè)重要問(wèn)題：當信號經(jīng)過(guò)分光器時(shí)會(huì )發(fā)生什么情況？注意，是執行從 ONT 到光線(xiàn)路終端 (OLT) 的測試。

本例將示范 1x32 分光器的第二半用戶(hù)的激活情況；第一半客戶(hù)能夠接收到良好的信號強度，但不是所有新客戶(hù)都能接收到良好的信號強度。在該情景中，運營(yíng)商必須派遣一個(gè)團隊執行故障診斷任務(wù)。這個(gè)團隊首先來(lái)到一個(gè)有故障的 ONT，在這里著(zhù)手使用 PON 功率計監測信號。如果信號太弱，就需要采用 OTDR 進(jìn)行故障診斷。這時(shí)，如果分光器端口未熔接，團隊就能斷開(kāi)分光器處的光纖配線(xiàn)并在暗光纖上展開(kāi)測試，但即使是在這樣的情景下，他們也必須轉移到分光器所在處才能測試光纖；操作的分光器越多，發(fā)生錯誤（例如，拔錯客戶(hù)的接線(xiàn)，造成新的臟污連接器等）的可能性就越大；因此，使用大量分光器和連接器的終端很容易就會(huì )帶來(lái)巨大的麻煩。理想的情況是，從有故障的 ONT 直接開(kāi)始故障診斷，以便于從端點(diǎn)（最高到 OLT）解決光纖鏈路事件。有經(jīng)驗的用戶(hù)將利用較小脈沖寬度（如 5、10 或 30 ns）進(jìn)行故障診斷，以便以更高分辨率跟蹤從 ONT 到分光器的事件，以此來(lái)逐步完成工作。由于在較低的脈沖下，分光器分路處顯示為光纖配線(xiàn)上的斷裂，因此使用 PON 優(yōu)化型 OTDR 以較大脈沖（如 100 至 500 ns）進(jìn)行二次取樣，用戶(hù)便可以在中心局 (CO) 驗證累積損耗（最高到 OLT），同時(shí)還能定位 OLT 和分光器之間的傳輸光纖上的所有彎曲問(wèn)題。

普通 OTDR

使用普通 OTDR 設備時(shí)，即使具有光過(guò)濾功能，也會(huì )存在眾多妨礙進(jìn)行有效鏈路鑒定的因素，例如：

動(dòng)態(tài)范圍在中等脈沖寬度（100 至 500 ns）下不足

分辨率在較大脈沖寬度 (1000 ns) 下不足

以下任何原因所導致的階躍響應嚴重失真（分光器分路）：

a. 電子器件的臨界穩定性（注意，下圖所示曲線(xiàn)并非來(lái)自 EXFO OTDR）



b. 強拖尾效應


c. 不合適的人為增益情況和不適合 PON 鏈路測試的設計


圖1 (a)、(b)、(c)：使用非 PON 優(yōu)化型 OTDR 獲得的 1x32 分光器之后的 OTDR 曲線(xiàn)示例

PON 優(yōu)化型 OTDR

回到前面提到的相關(guān)示例，如果用戶(hù)嘗試確定 1x32 分光器和 OLT 之間的事件，那么圖 1 所示曲線(xiàn)就沒(méi)有多大用處。OLT 和分光器之間的光纖上的宏彎可能會(huì )影響一些客戶(hù)，而不會(huì )影響另外一些客戶(hù)（在其光纖配線(xiàn)的損耗更低的情況下）。要在有故障的 ONT 上精確定位事件并將其快速修復，就必須使用 PON 優(yōu)化型 OTDR，完整地鑒定從 ONT 到 OLT 的光纖鏈路（如圖 2 所突出顯示的標記）。


圖2 PON 優(yōu)化型 OTDR 獲得的從 ONT 到 OLT 分光器的曲線(xiàn)

使用 PON 優(yōu)化型 OTDR，就能大大降低分光器分路后的失真，而且測試結果具有很高的可重復性和可靠性。另外，用戶(hù)還可以測量分光器的損耗和鏈路累積損耗，并且可確定分光器之前或之后是否發(fā)生了任何預期之外的物理事件。



圖3 線(xiàn)性視圖簡(jiǎn)化了技術(shù)人員的 OTDR 曲線(xiàn)分析工作

在構建階段，PON 優(yōu)化型 OTDR 也極具價(jià)值：1310/1550 nm 精確測試可確保端到端鏈路完整性，從而顯著(zhù)降低客戶(hù)激活后發(fā)生的問(wèn)題數量。前述方法中僅使用 1625/1650 nm（或者再加上 1310/1550 nm），這在構建完整網(wǎng)絡(luò )的過(guò)程中也極具實(shí)用價(jià)值。在線(xiàn)測試建議使用 1650 nm。當然也有許多人認為使用 1625 nm 測試也是一個(gè)較好的選擇。然而有一點(diǎn)很重要，就是在網(wǎng)絡(luò )建設時(shí)，就需要使用帶外波長(cháng)進(jìn)行測試并將結果保存為模版，這對于以后的維護階段是非常有用的。這樣，維護人員便可輕易定位異常，并且可以比較所有事件（連接器、熔接點(diǎn)和分光器）的損耗，從而清楚地確定出故障。

這就是 FTB-7300E OTDR 之類(lèi)的 PON 優(yōu)化型 OTDR 所具有的優(yōu)點(diǎn)；FTB-7300E OTDR 配備有能提供高質(zhì)量信息的軟件。摘要屏幕可以突出顯示每個(gè)波長(cháng)的通過(guò)/未通過(guò)狀態(tài)、徑距總損耗、從 OLT 到 ONT 距離上的徑距 ORL、宏彎標識和位置，再搭配 FTB-200 緊湊型平臺提供的線(xiàn)性視圖，將使技術(shù)人員的工作大大簡(jiǎn)化。

結論

根據應用選擇正確的 OTDR 能夠帶來(lái)完全不同的效果。例如，具有在線(xiàn)故障診斷功能的 FTB-7300E PON 優(yōu)化型 OTDR 能將 PON OTDR 在線(xiàn)光纖測試的性能和價(jià)值推上新的臺階。